На DDR4 SDRAM – оперативную память нового поколения. Стандарт во всех деталях описывает устройство памяти, но о том, в чём, собственно, отличия от памяти предыдущего поколения, или какие преимущества сулит переход на DDR4 сказано или совсем немного или не сказано вообще (вероятно, в надежде на фантазию читателей:-)).
В этом посте я постараюсь изложить основные отличия DDR3 от DDR4, и какие преимущества несет для конечных пользователей новый стандарт памяти.

Увеличение объема и производительности

Сравнение DDR3 и DDR4 показывает, что наибольший модуль DDR3, который теоретически может быть сконструирован, будет иметь размер 128GB (используя QDP (quad die package – упаковка четырех чипов в один корпус) и 8Gb кристаллы) (рис. 1). Для DDR4, используя 16Gb кристаллы, и восьмислойную упаковку кристаллов в чип, теоретически можно создать модуль памяти объемом до 512GB. Количество контактов на модулях DDR4 увеличилось до 284, чтобы адресовать такой объем памяти. Каждый чип DDR4 памяти может представлять собой стек из 2, 4 или 8 кристаллов DRAM. Стек из 8 слоёв описан в дополнениях к спецификации и скорее всего потребует использования TSV (through silicon via) для своей практической реализации.
В целом все эти изменения направлены на создание модулей памяти большей ёмкости и увеличение производительности.

Рисунок 1. Сравнение модулей DDR3 и DDR4

Улучшенная энергоэффективность

Изменилась и электрическая реализация интерфейса ввода-вывода данных. Новый интерфейс носит название pseudo-open drain (POD, «псевдо-открытый сток») и его основное отличие в том, что в схеме не протекает ток, когда на линии установлен высокий уровень напряжения. Электрические интерфейсы DDR3 и DDR4 показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Электрические интерфейсы data I/O для DDR3 и DDR4.

Уменьшение напряжение на I/O, изменения электрического интерфейса и уменьшение длины строк в банках памяти приводят к существенному сокращению энергопотребления по сравнению с DDR3. Предварительные оценки говорят о 30% выигрыше. Хотя, разумеется, это зависит от характера обращений к памяти, техпроцесса и многих других факторов. Такой выигрыш может использоваться для того, чтобы увеличить тактовую частоту и, соответственно, скорость работы, или для того, чтобы сэкономить немного энергии при той же производительности.

Надежность

Другой пример – то, что чипы DDR4 имеют режим тестирования соединений. Этот режим позволяет контроллеру памяти проверять электрические связи (и находить «обрыв» линий), гораздо быстрее, чем раньше, и без использования инициализирующих последовательностей.
Также модуль DDR4 может быть сконфигурирован так, чтобы отбрасывать команды, содержащие ошибки контроля четности. В DDR3 такие команды пропускались и доходили до чипов памяти, многократно усложняя восстановление после сбоев.
А как пример одной из необязательных «фич», которые содержит спецификация можно привести проверку контрольных сумм для записываемых в память данных.

Все эти и другие возможности направлены на то, чтобы обеспечить рост рабочих частот и объемов памяти (связанные с ростом количества ошибок в работе), при этом гарантируя стабильную работу.

С более высокой производительностью и энергоэффективностью, DDR4 память уже в 2014 году должна без труда занять своё место в многоядерных серверных и настольных системах. А затем, за счет меньшей цены за единицу объема в дополнение к другим преимуществам, DDR4 должна добраться и в другие устройства.

DDR4 — является аббревиатурой «синхронно динамическая память с двойной скоростью передачи данных четвертого поколения «, на 2014 год является последним вариантом вычислительной памяти. Память DDR4 достигает более высокой скорости и эффективности, благодаря увеличению скорости передачи и снижение напряжения.

Планки памяти на DDR3 по чуть-чуть подходят к своему максимуму. В прошлом, оперативная память DDR3, которая вышла в 2007 году, хотя разработчики начали работать над DDR4 еще в 2005 году. Samsung выпустила первую консоль с памятью DDR4 в 2011 году и эта технология, как и ожидалась, появилась на потребительском рынке в 2014 году. DDR4 чипы поддерживают скорость передачи от 1600 и до 3200 Мбит/с . Для сравнения, технология DDR3 поддерживает только от 800 и до 2133 Мбит/с . Это значительное повышение передачи оперативной памяти позволит разработчикам выпускать более мощными процессоры и производительные компьютеры. Новая память ДДР4, также использует меньше энергии — 1,2 вольт по сравнению с 1,65 Вольт в чипах DDR3. Пониженное энергопотребление должно привести к увеличению продолжительности работы портативных устройств от батареи, например в телефонах, планшетах и ноутбуках.

Какие преимущества у DDR4?

• Увеличена производительность на 50%
• Уменьшена потребляемая мощность на 35% ниже
• Более высокая скорость до 3200 Мбит/с
• Быстрый доступ
• Улучшена целостность сигнала
• Большие емкости подсистемы памяти, до 8 ячеек
• Раннее обнаружение неисправностей и повышение надежности системы за счет JTAG

DDR4, последнее поколение оперативной памяти, обеспечивает повышенную скорость и эффективность вычислительных устройств. Очень скоро DDR4 будет установлен в новых линейках смартфонов, планшетов, и стационарных компьютерах.

DDR4 достигает скорости передачи данных до 2 Гбит/с на контакт и при этом нуждается в меньшем количестве энергии, чем DDR3L (DDR3 с низким энергопотреблением). Новая память обладает кучей достоинств по сравнению с DDR3 и дает возможность сэкономить до 40% энергии .

Что такое разница между DDR2, DDR3 и DDR4?

Технология DDR4 имеет два предшественника: DDR3 и DDR2. Последнее обновление оперативной памяти продолжает традицию по добавлению вычислительных функций и ускорению производительности всех компьютерных систем.

Потребители заметят эти изменения в виде увеличения срока службы батареи для ноутбуков, планшетов и смартфонов. Основные производители аппаратного обеспечения начали интеграции памяти DDR4 в свои устройства.

Краткое описание технических характеристик

DDR4 является последним поколением памяти на данный момент. При этом подавляющее большинство компьютеров работают на DDR3. С аппаратной точки зрения, понятно, что они отличаются, и должны отличатся, а иначе какой смысл делать новое поколение. Мы рассмотрим с точки зрения функциональных изменений.

Если посмотреть на рыночный сегмент DDR4, то он предназначен только для чипсета Intel X99. Данная платформа предназначена, только для очень производительный рабочих станций, и стоимость DDR4 (на момент написания статьи) почти в два раза больше чем DDR3.

Напряжение и энергопотребление

Память DDR3 работает на 1,5 В (1.35 В в энергосберегающем режиме), а память ddr4 работает на 1.2 В. Это означает, что RAM стандарта ddr4 будет использовать намного меньше энергии по сравнению с памятью DDR3. Только при использовании одной или двух модулей, особой разницы не заметите, но когда речь идет о сервере ( рассматривали, что сервера отличаются большими объемами оперативной памяти, до 500 и выше Гб), или о сотни серверов под управлением того же оборудования, модернизация оперативной памяти до ddr4 сделает весомый вклад в энергосбережение.

Скорость и пропускная способность

Типичный DDR3 характеризуются частотой от 800 МГц до 2133 МГц. 800 МГц означает, что ОЗУ обрабатывает 800 миллионов операций в секунду. У DDR4 частота начинается с 1600 МГц и до 3200 МГц. Увеличение частоты предполагает увеличение пропускной способности оперативной памяти.

Стоит отметить, что некоторые модели (энтузиасты) DDR3 могут разгонятся до 2400 или 2866 Мгц, это наверное предел возможностей. В свою очередь четвертое поколение предусматривает создание модулей с частотой до 4166.

Это что касается самих цифр. Даст или нет прироста производительности повышенная частота зависит от многого, от материнской платы, процессора и характера выполняемых операций. Этот прирост точно не имеет линейного значения, т.е. увеличив в два раза частоту, вы не получите двукратного увеличения производительности. В целом при грамотном подходе улучшение есть.
При упоминании частоты нельзя не сказать о таймингах (задержках между подачей сигнала и непосредственно выдачей данных) оперативной памяти. Эти задержки измеряются в наносекундах, в характеристиках указываются в количествах тактов. Обозначается как CL. Известно, что при увеличении частоты возрастают тайминги.
Например, имеем типичные параметры, в соответствии со стандартом JEDEC с одной стороны — 1600 Мгц и тайминг 10 тактов (CL10). С другой стороны, память DDR4 — 2400 с задержкой 15 тактовых циклов (CL15). Может показаться, что все же задержка то больше. На самом деле, давайте посчитаем.
Память DDR3 — 1600 имеет реальную частоту шины 800 МГц. А все потому, что DDR (double-data-rate) – это удвоенная скорость передачи данных. То есть получается при реальной частоте шины 800 МГц – рабочая скорость в два раза выше 1600.

Вычисляем длину такта 1/800 000 000 = 1,25 нс (наносекунд)
Вычисляем длительность задержки 1,25 * 10 = 12,5 нс

Теперь тоже самое для 2400
1/1 200 000 000 = 0,83333 нс (наносекунд)
0,83333 * 15 = 12,499 нс

Получили такую же величину. В итоге хоть и в количествах тактовых циклов возрастает значение тайминга, реально в абсолютном выражении задержка DDR3 и 4 не меняются (только для этого случая)

Емкость и обработка ошибок

На одном модуле DDR4 может вместить минимум 2 Гб и теоретический максимум 512 гб. У третьего поколения — это 128 Гб. Получается при меньшем количестве слотов, можем организовать больший объем памяти, или при таком же количестве, намного больше. Выгода очевидна.
В дополнение к огромной емкости, памяти DDR4 способен гораздо лучше обнаруживать ошибки и способность к их коррекции. Обработка ошибок становится очень важным, при использовании большого объема памяти в система, которая контролирует операции в режиме реального времени, такие как спутники, транспортные систем и т.д.

Конструктивные отличия

Физическая конструкция DDR4 немного отличается по сравнению с памятью DDR3.
На миллиметр больше высота, расположение выемки на модуле после 284-ого контакта вместо 240 — ого. Очень интересной новинкой является разные по высоте контакты, по краям они меньше и увеличиваются смещаясь к центру. Благодаря этому нововведению установка памяти требует использования меньшего давления.

Вывод

На мой взгляд, если у вас уже есть оборудование с DDR3, не стоит специально менять материнскую плату и процессор, для того чтобы просто воткнуть последнее поколение ОЗУ. На данный момент, вы можете иметь такую же производительность и с DDR3. Через годик другой, когда задумаете купить новый девайс, DDR4 будет уже повсеместно распространен, и просто не будет вопроса стоять в выборе

Кто хочет самостоятельно собрать себе компьютер с процессором производства компании Intel или модернизировать уже имеющийся, сталкивается с важным вопросом: DDR3 или DDR4? Актуальное поколение процессоров Skylake с сокетом LGA1151 поддерживает оба типа памяти. Что может подойти вам - зависит от материнской платы. Мы взяли две практически идентичные системы и сравнили их друг с другом с помощью бенчмарков. Единственным различием был тип оперативной памяти.

DDR3 и DDR4: преимущества и недостатки

Оперативная память стандарта DDR4 не так уж и нова. Некоторые материнские платы (Socket 2011-3) поддерживают его уже на протяжении несколько лет, и в настоящее время такие платы начального уровня вы можете приобрести по ценам, начинающимся примерно от 3800 рублей.

DDR4 отличается от DDR3 «плотностью» чипа, тактовой частотой и напряжением: теоретически DDR4 может адресовать больше Гбайт памяти и достигать более высоких тактовых частот. Однако тайминги у DDR4, как правило, выше, чем у DDR3. Суть вот в чем: для геймеров такой важный параметр, как латентность памяти, рассчитывается исходя из таймингов и тактовой частоты. Чем меньше латентность, тем быстрее система передает данные из памяти. Таким образом, более высокая тактовая частота DDR4 по сути противопоставляется лучшим таймингам DDR3. По этой причине на практике DDR3 может быть быстрее DDR4.

Какие тайминги у вашей оперативной памяти, можно узнать, как правило, посмотрев на числа после аббревиатуры «CL» (Column Address Strobe Latency) - чем они меньше, тем лучше.

Тестируемая система

В теории наша планка памяти DDR3 с ее короткими таймингами, несмотря на меньшую тактовую частоту, должна быть чуть-чуть быстрее, чем DDR4. Как оказалось, в данном случае тип памяти почти никак не повлияет на игры: результаты как синтетических бенчмарков (3DMark), так и подсчета частоты обновления картинки в игре, оказались практически одинаковыми. В системных тестах (PCMark) небольшие различия есть. Cinebench 15 показал прибавку примерно на 15 fps при использовании DDR4.

DDR3 против DDR4

Что происходит?

В DX11 Feature Test память DDR4 прибавляет количество Draw Calls ощутимо - при DX12 на 6,5 %, при DX11 аж на 29,21 %. Feature-Test должен показывать, насколько эффективен API DirectX. Для этого ведется проверка - сколько инструкций процессор может отправить в течение одного периода к графической подсистеме. Высокое значение означает, что CPU не замедляет работу GPU.

На момент проведения теста мы не можем назвать преимущества DDR4 над DDR3 какими-то особенными. Поскольку мы протестировали только одну аппаратную комбинацию, предположим, что контроллер памяти процессоров более эффективно работает со стандартом DDR4. Это явление мы будем более внимательно исследовать с другими планками памяти стандартов DDR3 и DDR4.

После использования стандарта DDR3 в течение восьми лет, производители оперативной памяти по всему миру начали процесс выпуска новейших чипов памяти в форме DDR4. Но в чём заключается преимущество (если оно вообще есть) DDR4 над DDR3 в реальных задачах, и стоит ли переходить на новый, более дорогой стандарт?

Технические улучшения DDR4 RAM

На данный момент существует три основных типа оперативной памяти для компьютеров потребительского класса: DDR3, DDR3L и DDR4.

Основными преимуществами DDR4 над своим предшественником DDR3 являются: более широкий диапазон тактовых частот и таймингов, низкое энергопотребление и уменьшенная задержка. У DDR3 есть четыре основных диапазона тактовой частоты (она определяет, насколько быстро оперативная память способна считывать и записывать данные): 1333 МГц, 1600 МГц, 1866 МГц и 2133 МГц. При этом 2133 МГц — максимальный предел возможностей такой памяти. Конфигурации на 800 МГц и 1066 МГц теоретически всё ещё существуют, но, по большей части, были вытеснены более современными вариантами.

DDR4, с другой стороны, похоже, не имеет ограничений в плане тактовой частоты. По крайне мере, ни один производитель пока не уткнулся в потолок. Каждый раз, когда кто-то достигает показателей, кажущихся пределом, другая компания устанавливает новый стандарт экстремальной производительности. В этом месяце сотрудники G.Skill представили конфигурацию с DDR4 на 128 Гб, состоящую из четырёх планок памяти по 32 Гб с тактовой частотой 3000 МГц. Тем временем, до полок магазинов уже добралась серия G.Skill TridentZ на 8 Гб, работающая на частоте 4266 МГц.

Далее, потребляемая мощность большинства моделей DDR3 варьируется в пределах от 1,5 вольт в стандартных конфигурациях, до 1,975 вольт в разогнанных машинах. Оперативная память DDR4 работает гораздо эффективнее, требуя всего 1,2 вольта. Вдобавок, количество потребляемой энергии можно снизить до 1,05 вольт, в зависимости от производителя и объёма памяти. Конечно, стандарт DDR3L тоже может похвастаться определёнными успехами в этом плане, опускаясь до 1,35 вольт (буква «L» означает «Низкое напряжение»), но эффективность DDR4 находится на совершенно другом уровне.

С точки зрения непрофессионала, это значит, что память DDR4 способна передавать данные быстрее, потребляя при этом меньше энергии, что увеличивает стабильность системы в долгосрочной перспективе. Это помогает снизить риск повреждения памяти во время разгона, а также уменьшает нагрузку особо требовательных программ на систему в целом.

Ну и наконец, последним преимуществом DDR4 над DDR3 является увеличение максимального лимита памяти, который можно установить на одной материнской плате. В наилучшем возможном сценарии, теоретический лимит конфигурации с памятью DDR3 составляет 128 Гб, тогда так верхний предел DDR4 в четыре раза выше и равняется 512 Гб. Впрочем, системы с таким количеством памяти пока не тестировались в реальных условиях.

Haswell-E против Skylake

Лишь ограниченно число процессоров сейчас поддерживает DDR4. К ним относится линейка Haswell-E от Intel, а также новейший четырёхъядерный процессор Skylake той же компании.

Оперативная память DDR4 впервые появилась на рынке в прошлом году, вместе с релизом Haswell-E. Согласно независимым тестам издания Anandtech, которое сравнивало DDR3 с DDR4 на совместимой с Haswell игровой конфигурации, разница между этими типами памяти была минимальной или вообще нулевой.

Хотя Skylake лучше Haswell справляется с приложениями, нагружающими ЦПУ, разница между DDR3 и DDR4 всё равно не слишком ощутима. Когда сотрудники Anandtech провели похожие тесты в GTA V, воспользовавшись процессором Skylake i7-6700k и 16 Гб оперативной памяти DDR4, работающей на частоте 2133 МГц, показатель кадров в секунду увеличился лишь на несколько десятичных долей по сравнению с аналогичной конфигурацией, оборудованной DDR3.

К счастью, разрыв в производительности оказался более очевиден, когда дело дошло до профессиональных приложений, работающих в системе на базе Skylake. При извлечении архива с помощью утилиты WinRar (как известно, этот процесс очень сильно нагружает память), DDR4 смогла показать лучшие результаты. Объектом тестирования был архив объёмом 1,52 Гб, содержащий различные файлы, включая изображения, программы и видео в разрешении 720p.

Невооружённому глазу подобный рост производительности может показаться незначительным. Однако для специалистов, работающих с приложениями такого типа практически ежедневно, экономия времени благодаря использованию DDR4 может оказаться весьма значительной.

Таким образом, хотя Skylake и не даёт ощутимых преимуществ над Haswell в плане компьютерных игр, совершенно ясно, что DDR4 позволяет увеличить скорость работы программ вроде WinRar или Photoshop, активно использующих оперативную память, на любом поколении ЦПУ.

Как и продукты любой новой технологии, плашки памяти DDR4, очевидно, будут стоить дороже своих аналогов класса DDR3. Сравнивая две модели оперативной памяти одного и того же производителя, мы обнаружили, что пара плашек DDR3 Savage на 8Гб (16 Гб в общем) с тактовой частотой 2400 МГц стоит 103,99 долларов на Newegg, тогда как такая же память DDR4 обойдётся вам уже в 129,99 долларов — почти на 21% дороже. Не слишком плохо, но всё же ощутимо. К счастью, стоимость DDR4 за последний год сильно упала, и такая тенденция будет продолжаться по мере массового распространения данного стандарта.

Впрочем, не забывайте, что это цена лишь самих плашек памяти. Мы не учитываем стоимость дополнительных компонентов, которые могут вам понадобиться для обеспечения полной совместимости своей системы с DDR4. Если ваш компьютер оборудован устаревшей материнской платой или несовместимым процессором (например, старой моделью Haswells или её аналогом от AMD), вам придётся заменить их, чтобы воспользоваться памятью DDR4.

Стоит ли обновлять компьютер?

На данный момент нет.

В случае компьютерных игр, преимущество DDR4 над своим предшественником в лучшем случае минимально (пока). Похоже, что на рынке сейчас просто недостаточно игр AAA класса, способных использовать DDR4 на полную мощность. А вот для специалистов, работающих с графическими приложениями вроде Photoshop, уменьшенная задержка и лучшее время отклика вполне могут оправдать переход с уже устаревающих стандартов DDR3 и DDR3L.

Если при сборке следующего ПК вы хотите, чтобы он оставался конкурентоспособным как можно дольше, нет никаких явных причин отказываться от использования DDR4 в конфигурации на базе Skylake. Тем не менее, если вы недавно собрали компьютер с DDR3 или DDR3L, а также процессором Haswell, либо хотите сэкономить немного денег, вполне возможно, увеличенная цена остальных компонентов того не стоит.